回收泡沫巧妙应用于特种涂料中的技术研究

摘 要：笔者提供了一种利用回收泡沫作为原料的低成本防锈底漆和防火涂料，属于涂料技术领域。巧妙利用了回收泡沫作为主要原材料，对其脆性进行改性优化，拼合防锈颜填料，制作成超低成本的防锈底漆，具有非常优异的物理性能的同时，防锈性能及耐化学性能非常优异，并取得了国家专利。同时制作成发泡型防火涂料，具有非常优异的物理性能的同时，防火性能非常优异，并取得了国家专利。

关键词：回收泡沫 防火涂料 防火性能 防锈涂料 防腐性能 耐化学性能 专利

中图分类号：TQ630 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（a）-0022-03

随着近年来我国经济的快速发展，钢结构以其施工期短、自重轻、强度高等优点广泛的应用于建筑行业中。对于钢结构防腐是人们重点关注的对象，而目前市场上70%以上是采用醇酸树脂、酚醛树脂制作的防锈底漆进行涂装，但这类型防锈底漆耐化学性能较差，防腐性能较差，干燥慢，气味大，冬季施工易流挂。很多涂料厂家为了降低成本，在醇酸防锈底漆中添加聚糖树脂后添加20%～30%的自来水，这样大大影响防锈底漆的防腐性能以及遮盖力，现场施工时采用对人体伤害极大的二氯乙烷、二氯丙烷、甲缩醛以及甲醇，这类型溶剂成本非常低，但是人体接触后会导致癌症的产生，同时也对环境造成了极大的伤害。

然后当钢结构以其施工期短、自重轻、强度高等优点广泛的应用于建筑行业的同时，在火灾发生时，钢结构在高温下会失去力学强度而可能导致坍塌，所以相对于混凝土结构，钢结构的耐火性能较差。钢结构防火涂料可使发生火灾时钢结构的温度上升缓慢，为救援赢得宝贵的时间。

随着国家对环保要求越来越高，相应出来《新环保法》和“消费税”，使得涂料行业的利润空间越来越小，如何降低涂料成本，是现涂料行业的共同难题，“泡沫”实质化学名称为发泡聚苯乙烯和可发性聚苯乙烯，简称为EPS，俗名为发泡胶（港澳名称），保利龙（台湾名称），泡沫（中国大陆名称），是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒，相对密度1.05。利用其热导率低，吸水件小，发泡性优异，耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振，介电性能优良等优势。

因泡沫体积大、密度非常小，且耐候性非常好，长期置外，长年不会腐烂，导致泡沫垃圾处理起来非常麻烦，很多地方只能采用焚烧方法处理，这样给环境造成非常大的影响。为了减少对垃圾泡沫处理而造成对环境的污染，充分利用了垃圾泡沫自身的各种优异特性分别制作出以下两种特种涂料，（1）将其“耐化学性优异”的性能应用于防锈底漆中，利用垃圾泡沫为主要原材料，变废为宝，同时借用环氧树脂和氯化石蜡进行韧性及附着力优化，从而形成了耐化学性优异的防腐防锈保护膜。（2）将其“发泡性优异”的性能应用于防火涂料中，利用垃圾泡沫为主要原材料，变废为宝，同时借用醇酸树脂进行韧性及附着力优化，从而形成了可发泡型的致密防火涂料保护膜。

本产品生产工艺简单，只需要将回收的泡沫采用苯类溶剂将其完全溶解后，采用过滤机过滤即可完成主体树脂原料的生产，再按照正常的涂料生产工艺进行“投料—分散—研磨—调色/调漆—包装”即可完成整个生产过程，通过对比试验测试，防锈底漆具有耐10%的硫酸、10%的氢氧化钠、10%氯化钠溶液浸泡72 h以上无任何异常，耐盐雾性能可达到240 h以上无异常，并且成本非常低的优势。防火涂料具有防火性能可达到2 h以上，并且成本低，性能优异。

1 铁红防锈底漆的技术研究

1.1 试验部分

1.1.1 原料

回收泡沫：回收各类包装材料所剩余下来的废弃聚苯乙烯发泡泡沫；环氧树脂（E44岳化）；氯化石蜡（52#盐城双鸿化工）；铁红粉（190D 河南新乡）；氯化橡胶（CR10浙江奉化）；磷铁粉（B-500常州众普）；分散剂（5065 EFKA）；有机膨润土（HY-758 浙江虹宇）；硅油（江苏创基新材料）；填充料（600目重钙、500目硫酸钡、800目滑石粉）；混合溶剂是二甲苯、甲苯、丁酯、乙酯、正丁醇按等比例混合而成。

1.1.2 试验配方（见表1）

1.1.3 防锈底漆制备

（1）取一定量混合溶剂，将回收泡沫溶解成30%（w/w）的溶液；同时将氯化橡胶溶解成30%（w/w）的溶液，均加入生产缸中；

（2）采用混合溶剂将有机膨润土配制成10%的防沉预制浆；采用二甲苯将硅油原液配制成1%的硅油溶液；

（3）加入环氧树脂和氯化石蜡树脂，边搅拌边加入分散剂，搅拌均匀；

（4）边搅拌边加入氧化铁红粉、重钙、滑石粉、硫酸钡、10%防沉预制浆以及1%硅油，再采用1000转/分高速分散30 min；

（5）采用卧式砂磨机研磨至细度达到45～50 μm；

（6）加入磷钛粉，采用1000 r/min搅拌20 min，采用余下的混合溶剂将粘度调整至120-150S（T-4杯，25 ℃）。

1.1.4 样板制备

（1）钢板选择：钢板采用Q235钢材作为底材，尺寸为150 mm*75 mm*1 mm；

（2）底材处理：先采用溶剂将表面进行清洗干净，然后采用1000目砂纸进行打磨处理，确保钢材表面彻底清除干净；

（3）按规定将7个样品采用混合溶剂按照油漆：混合溶剂=1：0.2-0.4（重量比）进行稀释；

（4）采用喷涂的方式进行涂装，耐盐雾性、耐化学性测试干膜厚度控制在60～80 ?m，室温条件下养护7 d后进行性能测试；

（5）物理性能测试板，采用马口铁片喷涂的方式制板，漆膜厚度控制在20～30 μm，室温条件下养护2 d后进行测试。

1.1.5 性能测试

测试项目检测方法：漆膜厚度依照 GB/T13452.2，干燥时间依照GB/T1728，附着力依照GB/T1720，光泽依照GB/T9754，耐冲击依照GB/T1732，韧性依照 GB/T11185，耐化学性能依照GB/T1763，耐水性依照GB/T1733，耐盐浸泡依照GB/T10834，耐候性依照GB/T23987，耐盐雾性能测试GB/T1771。

1.2 结果与讨论

1.2.1 检测结果（见表2）

1.2.2 配方设计分析

（1）回收泡沫的量越大，相当于环氧树脂的比例越大时，漆膜干性越快，但韧性和冲击相应变差一些；但对防腐性能影响不大；

（2）通过对回收泡沫、氯化橡胶、环氧树脂、氯化石蜡的比例调整，使其达到优异的附着力、耐化学性以及防腐性能；

（3）其配方中涉及到的各种原材料，只需要产品类型一致，可以采用不同公司的不同品牌的产品进行替代，对综合性能影响根据实际情况而定。

1.2.3 结果讨论

（1）回收泡沫因为通过回收时会对其清洁度有所影响，所以溶解完成后需要采用过滤机进行过滤，确保溶解后的苯乙烯溶液清澈透明，从而不会影响到漆膜的外观及颜色；

（2）回收泡沫在溶解的过程中，只会因固含越高越难溶解，建议回收泡沫的固含控制在20%～30%，这样以便于生产操作；

（3）通过试验来分析，涂料行业变废为宝的可能性是完全可以实现的，这样既降低了涂料成本的同时，也减少了对环境的污染，并且制作出来的防锈底漆综合性能均非常优异，耐化学性能非常优异，能广泛用于石油石化钢结构厂房、设备、桥梁、机械、机床等产品领域；

（4）实施案例与市场醇酸防锈底漆综合性能对比情况来分析，从干燥速度、耐化学性、耐盐雾性、耐水性等方面均比醇酸防锈底漆要优异很多；

（5）此产品比重在1.1～1.2 g/ml，当厚度控制在45～55 μm时，理论涂布率在0.15 kg/m2，大型钢材大约在5.5 kg/t。

2 防火涂料的技术研究

2.1 原料

回收泡沫：回收各类包装材料所剩余下来的废弃聚苯乙烯发泡泡沫；中油醇酸树脂（389-9三木树脂）；氯化石蜡（52#盐城双鸿化工）；金红石钛白粉（940+镇江镇钛）；三氧化二锑（高纯型三氧化二锑娄底华星锑业）；氢氧化铝（合肥中科阻燃）；聚磷酸胺（晨旭化工）；季戊四醇（安徽金禾实业）；三聚氰胺（吴江永和精细化工）；有机膨润土（SD-2浙江丰虹）；催干剂（CQ-90上海陶源）；防结皮剂（甲乙酮肟上海陶源）；有机溶剂是二甲苯、甲苯、丁酯、乙酯、正丁醇按等比例混合而成。

2.2 试验配方（见表3）

2.3 防火涂料制备

（1）取一定量混合溶剂，将回收泡沫溶解成30%（w/w）的溶液；

（2）加入醇酸树脂和氯化石蜡树脂，边搅拌边加入分散剂，搅拌均匀；

（3）边搅拌边加入钛白粉、三氧化二锑、氢氧化铝、聚磷酸胺、季戊四醇、三聚氰胺、有机膨润土，再采用1200～1800 r/min高速分散15～20 min；

（4）采用卧式砂磨机研磨至细度达到 30～35 μm；

（5）加入防结皮剂、催干剂和余下的混合溶剂，采用300～500 r/min搅拌均匀即可。

2.4 防火涂料耐火性能样板制备

（1）钢板选择：钢板采用Q235钢材作为底材，尺寸为150 mm*75 mm*1 mm；

（2）底材处理：先采用溶剂将表面进行清洗干净，然后采用0#砂纸进行打磨处理，确保钢材表面彻底清除干净；

（3）按规定将5个样品采用混合溶剂按照油漆：混合溶剂=1：0.1-0.2（重量比）进行稀释；

（4）采用刷涂的方式进行涂装，防火涂料干膜厚度控制在4～5 mm，室温条件下养护7d后进行防火性能测试；

（5）物理性能测试板，采用马口铁片喷涂的方式制板，漆膜厚度控制在20～30 μm，室温条件下养护2 d后进行测试。

2.5 性能测试

测试项目检测方法：漆膜总厚度依照GB/T13452.2-2008，干燥时间依照GB/T1728-1979（1989），附着力依照 GB/T1720-1979（1989），光泽依照GB/T9754-1988，耐冲击依照GB/T1732-1993，韧性依照GB/T11185-2009，防火性能依照GB12441-2005。

3 结果与讨论

3.1 检测结果（见表4）

3.2 配方设计分析

（1）回收泡沫的量越大，相当于醇酸树脂的比例越大时，漆膜干性越快，但韧性和冲击相应变差一些；但对耐火性能影响不大；

（2）通过对阻燃剂的成分的比例调整，只要在控制的比例范围之内，对耐火性能影响不大；

（3）其配方中设计到的各种原材料，只需要产品类型一致，可以采用不同公司的不同品牌的产品进行替代，对综合性能影响根据实际情况而定。

3.3 结果讨论

（1）回收泡沫因为通过回收时会对其清洁度有所影响，所以溶解完成后需要采用过滤机进行过滤，确保溶解后的苯乙烯溶液清澈透明，从而不会影响到漆膜的外观及颜色；

（2）回收泡沫在溶解的过程中，只会因固含越高越难溶解，建议回收泡沫的固含控制在15%～20%，这样以便于生产操作；

（3）通过试验来分析，涂料行业变废为宝的可能性是完全可以实现的，这样既降低了涂料成本的同时，也减少了对环境的污染，并且制作出来的涂料综合性能均非常优异，防火性能非常优异。

4 结语

笔者主要介绍了一种利用回收泡沫作为主要原材料制成的低成本防锈底漆及防火涂料的方法，变废为宝，在减少对环境污染的同时，大大降低了成本，通过成本核算，实施例1～实施例7制作的防锈底漆，原材料成本可以控制在4.5元/kg以内，此产品笔者于2013年8月15日向国家专利总局申请，于2015年7月授权，专利号为：CN 103483934A。实施例8～实施例12制作的防火涂料，原材料成本可以控制在10元/kg以内，此产品笔者于2012年10月26日向国家专利总局申请，于2014年12月9日授权通知，专利号为：CN102876210A。防锈底漆从申请专利之日开始，就已经转化成实际产品投入生产，到目前为止，量产时间已经超过2年，原厂家（江苏华夏制漆科技有限公司）通过多种途径进行泡沫的回收，据不完全统计，通过各种途径回收泡沫已经达到近6000 kg，分别生产低成本防腐防锈底漆近100 t和防火涂料50 t，共创造产品价值为100万。

参考文献

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